分子电偶极矩进动研究

摘要

惯性导航系统是利用惯性仪表测量运动载体在惯性空间的角运动和线运动的自主式导航系统。它根据载体运动微分方程组能够实时、精确地算出运动载体的位置、速度和姿态角。在惯性导航系统中，陀螺仪发挥了很重要的作用。
　　陀螺仪是测量转动角速度的主要工具，它的主要特点是具有定轴性和进动性。一般常规陀螺仪和利用原子在静磁场作用下自旋进动实现的新型原子自旋陀螺仪都具有这些性质。本文以进动陀螺仪的工作原理为基础，提出了在静电场作用下利用分子电偶极矩进动来测量转动频率的初步方案。
　　本文首先介绍了各种进动式陀螺仪的工作原理，然后以进动式陀螺仪的工作原理为基础，提出在静电场作用下以分子电偶极矩进动来测量转动频率的方案。对方案所需的分子种类进行了分析挑选，选择CH3F分子作为实验分子，并对其在静电场下进动的经典图像和量子图像进行了详细描述，同时阐述了该方案中涉及的物理过程和物理量。通过对常温下分子态感应电场幅值的分析，将分子态|J=6，|K|=6﹥作为实验中的共振分子态，并利用提高静电场强度的方法抑制其它分子态的干扰。在静电场为5.0×104V/m，温度为300K，分子密度为2.7×1014cm-3的条件下，CH3F分子的进动频率为4.2×102MHz，感应电压幅值为10-6V，对转动频率的探测灵敏度可以达到100Hz的水平。另外，如果利用该方案测量电场，那么电场大小的测量精度可以达到0.07V/m。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 进动式陀螺仪工作原理

1.3 硕士期间的主要工作

2 分子电偶极矩进动的物理图像

2.1 实验分子的选择

2.2 分子电偶极矩进动的经典图像

2.3 分子电偶极矩进动的量子图像

2.4 分子电偶极矩进动的物理量的定义

2.5 分子电偶极矩进动的运动方程

2.6 本章小结

3 初步方案设计

3.1 分子电偶极矩进动测量转动频率方案总体设计

3.2 具体参数数值设计

3.3 方案探测灵敏度估计

3.4 本章小结

4 总结与展望

致谢

参考文献